超大跨度空間鋼結構設計的重點

來源：建科 瀏覽：- 發布日期：2024-07-27 08:41:55

在建筑行業，鋼結構憑借易于施工、性能優越等特點，為鋼結構工程提供了諸多機遇。針對大跨度鋼結構設計，其結構相對繁瑣、工期長，這就增加了大跨度鋼結構總體的設計難度。作為基層設計人員，為了確保大跨度鋼結構在設計方面的科學性，使其符合未來的使用要求，除提高設計人員個人的設計能力外，也要持續對大跨度鋼結構設計進行研究，推動鋼結構工程走向更好的發展。下面廣東建科設計淺談一下超大跨度空間鋼結構設計的重點：

1、變形設計

鋼結構的重量較輕，對鋼結構的鋼架動力特征進行分析可以發現結構不夠穩定且剛度較小，受力一旦超過結構承受的最大范圍，鋼結構就會發生彎曲、變形、移位、扭曲等情況，因此會嚴重影響到整個結構的穩定性，因此在其設計過程中應該重點關注其變形設計。設計期間需要確保設計方案能夠滿足彈性形變的要求，設計人員需要從整體上分析鋼結構的系統構件，確保每一個構件的受力都符合標準，避免其超出桿件的承載力范圍。針對桿件的設計可以通過施加預應力的方式來使其符合受力需要，確保材料使用上能夠滿足彈性形變的要求，同時預應力的施加也能夠防止超大跨度空間鋼結構出現破壞性的形變。

2、荷載設計

關于超大跨度空間鋼結構的設計工作中，其荷載設計至關重要，首先是永久荷載的設計，主要就是屋面以及屋蓋的質量，如果屋面上部有覆蓋物以及其它設施也需要計算在內，比如管道和設備等。設計人員需要通過計算軟件進行合成模擬，結合整個鋼結構建筑的實際情況找出最佳的荷載計算量以及最大的荷載承受能力。

此外，還有一些活荷載需要進行針對性的設計，主要會因為超大跨度空間鋼結構的系統機構存在差異，導致其所承擔的活荷載也具有較大的差異。一是屋面活荷載，按照《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》（CECS102：2002）第3.2.2條明確規定“當采用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向荷載的標準值（按水平投影面積計算）應取0.5KN/m2。”因此可以按照上述要求進行屋面荷載的設計，但是遇到較大幅度荷載的情況還應該結合實際情況選擇合理的計算方法;二是屋面雪荷載的設計，按照《建筑結構荷載規范》GB50009-2012第7.1.2條規定“對雪荷載敏感的結構，應采用100年重現期的雪壓”。大跨度空間鋼結構明顯屬于雪荷載敏感的結構，在設計中應該注意鋼結構的形狀、朝向等因素會對雪荷載的影響，由于雪會被屋頂熱融化，一些曲面的屋面還會使得雪從屋頂滑落，因此鋼結構屋面所承受的雪荷載是小于雪壓重量的，同時雪荷載的分布也不均勻，在這種情況下進行雪荷載的設計還需要結合整個鋼結構建筑的實際情況進行計算;三是屋面風荷載，超大跨度空間鋼結構建筑一般體積較大，使得空氣在流動中會受到一定的阻礙，這時候空氣會在流動的時候產生一定的吸引力，包括動力和靜力，其中穩定的風荷載一般估計為靜力，其余被歸結為動力部分，設計過程中主要就是采用靜力學方法來計算得出平均風荷載;四是偶然荷載，主要指的是鋼結構建筑在運行過程中受到的偶然的或者突發的荷載，比如地震的發生會對整個建筑產生較大的慣性作用力，一般建筑自身的重量越大，這種慣性作用力也會越大，因此還需要注意抗震的設計，設計人員可以通過網架結構的設計來提高鋼結構的抗震性能，或者是做好柱間支撐的設計，科學計算鋼結構廠房柱間支撐的合理數量、間距等，從而使得整個超大跨度空間鋼結構保持良好的穩定性。